(57)【要約】【課題】光源種を自動判別し、水銀灯光源の影響が大きい時には、ホワイトバランス制御の制御最低リミットを緩和し、照度の重み付けを変更することで、水銀灯光源に不自然な着色が発生するのを抑えるように制御する。【解決手段】撮像装置が夜景撮影モードあるいは夜景撮影であると判断できる低照度で、かつ水銀灯光源の影響が大きい時には、ホワイトバランス制御の最低リミット値を低減（緩和）させるとともに、照度により水銀灯エリアの重み付けを変更することにより、撮影中の画像が水銀灯光源により緑色に着色するのを低減することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号を出力する撮像素子と、
前記撮像素子から出力された前記画像信号の領域ごとに、前記領域が複数の色領域のいずれに該当するかを判断する色領域判断手段と、
撮影モードを選択する選択手段と、
前記選択手段で選択された前記撮影モードに基づいて、少なくとも一つの色領域の重み付けを変更して評価値を演算する係数演算手段と、
前記係数演算手段で演算された前記評価値に基づいて、ホワイトバランスの制御量を算出する制御量算出手段と、を備える撮像装置。
【請求項２】
前記選択手段で選択された前記撮影モードに基づいて、前記評価値に制限を加える制限手段、をさらに備える請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記選択手段は、画像信号および／または撮影環境情報に基づいて、撮影モードを自動的に選択する、請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記重み付けを変更する色領域は、水銀灯光源に対応する色領域である、請求項１から請求項３のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項５】
前記係数演算手段は、前記選択手段で選択された撮影モードが夜景撮影モードの場合に、前記水銀灯に対応する色領域の重み付けを変更する、請求項４に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラなどの撮像装置に関する。特に、撮像装置において実行可能なホワイトバランス制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、デジタルカメラに適用されるホワイトバランス制御方法が開示されている。特許文献１に開示されたホワイトバランス制御方法は、撮像画面を複数のエリアに分割し、各エリア毎に色情報（Ｒ／Ｇ、Ｂ／Ｇ）を求め、予め設定されている検出枠に入るエリアの個数に基づいてシーンの光源種を自動判別し、判別した光源種に応じたホワイトバランス補正を行っている。しかし、特許文献１に開示されたホワイトバランス制御方法では、水銀灯が光源となっているシーンを撮影した場合に、水銀灯などの色情報と葉緑の色情報とが重なっているため、緑のカラーフェリアが発生してしまうという問題がある。
【０００３】
特許文献２に開示されたホワイトバランス制御方法は、上記の問題を解決している。すなわち、特許文献２に開示されたホワイトバランス制御方法は、光源種に対応する色分布の範囲を示す検出枠を設定し、分割エリアの色情報の分布から光源種を判別して光源種に応じたホワイトバランスゲインを決定している。また、検出枠の設定に関して、複数の設定パターンをユーザーが選択できる構成になっている。例えば、葉緑などの物体色についてカラーフェリアを防ぐように検出枠を設定した第１モードと、水銀灯やメタルハライド光源などの光源色の補正を優先させるように検出枠を設定した第２モードとを備え、ユーザーにおいて第１モードと第２モードとを選択できるように構成した。
【特許文献１】特開２０００−２２４６０８号公報
【特許文献２】特開２００４−２２９１５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら特許文献２に開示されたホワイトバランス制御方法では、撮影シーンに応じてユーザーがホワイトバランスのモードを選択する操作を行わなければならず、非常に煩雑であるという問題がある。
【０００５】
本発明は、光源種を自動判別し、水銀灯光源の影響が大きい時には、ホワイトバランス制御の制御最低リミットを緩和し、照度により水銀灯エリアの重み付けを変更することで、水銀灯光源によって不自然な着色が発生するのを抑えるように制御することができるホワイトバランス制御が可能な撮像装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の撮像装置は、画像信号を出力する撮像素子と、前記撮像素子から出力される前記画像信号の領域ごとに、前記領域が複数の色領域のいずれに該当するかを判断する色領域判断手段と、撮影モードを選択する選択手段と、前記選択手段で選択された前記撮影モードに基づいて、少なくとも一つの色領域の重み付けを変更して評価値を演算する係数演算手段と、前記係数演算手段で演算された前記評価値に基づいて、ホワイトバランスの制御量を算出する制御量算出手段とを、備えるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、撮影画像に対して適正なホワイトバランス制御を実行することができる。
【０００８】
特に、夜間撮影だと判断できる低照度の撮影環境で、かつ水銀灯光源の影響が大きい時には、ホワイトバランス制御の制御最低リミットを緩和し、照度により水銀灯エリアの重み付けを変更することにより、水銀灯光源に不自然な着色が発生するのを抑えることができる。よって、使用者においては煩雑な操作を必要とせず、適正なホワイトバランス制御が行われた画像を撮影することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の撮像装置は、上記構成を基本として、以下のような態様をとることができる。すなわち、本発明の撮像装置は、前記撮影モードに基づいて、前記評価値に制限を加える制限手段、をさらに備える構成とすることができる。このような構成とすることで、撮影している画像に不自然な着色が生じるのを抑えることができる。
【００１０】
本発明の撮像装置において、前記選択手段は、画像信号および／または撮影環境情報に基づいて、撮影モードを自動的に選択する構成とすることができる。このような構成とすることで、使用者において撮影モードを選択する操作が不要となるため、使い勝手を向上させることができる。
【００１１】
本発明の撮像装置において、前記重み付けを変更する色領域は、水銀灯光源に対応する色領域である構成とすることができる。このような構成とすることで、撮影している画像中に水銀灯光源が含まれている場合に、水銀灯光源による緑色の着色が生じるのを抑えることができる。
【００１２】
本発明の撮像装置において、前記係数演算手段は、前記選択手段で選択された撮影モードが夜景撮影モードの場合に前記水銀灯に対応する色領域の重み付けを変更する構成とすることができる。このような構成とすることで、夜景撮影の時は、撮影している画像中に水銀灯光源が大きく占める場合に、水銀灯光源による緑色の着色が生じるのを抑え、夜景撮影以外の時は、撮影している画像中における葉緑などの緑色の被写体の色抜けを抑えることができる。
【００１３】
（実施の形態）
〔１．撮像装置の構成〕
図１は、本実施の形態における撮像装置の構成を示す。
【００１４】
図１に示すように、本実施の形態の撮像装置は、光軸上にズームレンズ１、フォーカスレンズ２、撮像素子３が配されている。ズームレンズ１は、ズームモータ７によって光軸方向に駆動されることで、撮像素子３に結像される光像の拡大または縮小を行うことができる。フォーカスレンズ２は、フォーカスモータ９によって光軸方向に駆動されることで、撮像素子３に結像される光像の焦点位置を可変することができる。撮像素子３は、ズームレンズ１及びフォーカスレンズ２を介して入射する光を電気信号に変換して出力する。なお、本実施の形態では、撮像素子３をＣＣＤイメージセンサーで構成したが、ＣＭＯＳイメージセンサーで構成してもよい。
【００１５】
画像処理部４は、撮像素子３から送られる電気信号を画像信号に変換し、さらにデジタルデータ（画像データ）に変換する。また、画像処理部４は、ノイズ除去処理やホワイトバランス制御などを実行することができる。
【００１６】
メモリ５は、画像処理部４またはコントローラ６から送られる画像データを一時的に記憶することができる。本実施の形態では、ホワイトバランス制御時に、メモリ５に画像データを一時的に記憶させる。
【００１７】
コントローラ６は、メモリ５に記憶されている画像データを読み出し、読み出した画像データに基づきホワイトバランス制御を行うための制御量を算出することができる。また、コントローラ６は、検出部８で検出されたズームレンズ１の位置情報に基づきズームモータ７の動作を制御することができる。また、コントローラ６は、フォーカスモータ９の動作を制御することができる。また、コントローラ６は、画像データを液晶モニタ１０に表示可能な画像信号に変換して、液晶モニタ１０に表示するよう制御することができる。また、コントローラ６は、ズームスイッチ１１、レリーズボタン１２などの各種操作手段の操作状態を検出し、各部を動作制御することができる。また、コントローラ６は、画像データをカードスロット１３に出力し、カードスロット１３に装着されたメモリカード１４に書き込むように制御することができる。また、コントローラ６は、カードスロット１３に装着されたメモリカード１４に記憶されている画像データを読み出すように制御することができる。また、コントローラ６は、モードダイヤル１５で選択されているモードに基づき各部を制御する。なお、モードダイヤル１５で選択可能なモードは、例えば通常撮影モード、画像再生モード、マクロモード、人物撮影モード、夜景撮影モードなどである。
【００１８】
本実施の形態の撮像装置で被写体の撮影を行う際は、まず、撮像装置の電源を投入し、撮影モードに移行させることで、被写体側からの光がズームレンズ１及びフォーカスレンズ２を介して撮像素子３に入射する。撮像素子３は、入射する光を電気信号に変換して画像処理部４に出力する。画像処理部４は、撮像素子３から送られる電気信号に基づき画像信号を生成し、ノイズ除去やホワイトバランス制御などが実行される。なお、ホワイトバランス制御の具体的な制御方法については後述する。コントローラ６は、画像処理部４から送られる画像信号を液晶モニタ１０に表示するよう制御する。液晶モニタ１０には、画像信号に基づく画像（モニタ画像）が表示される。
【００１９】
このように、液晶モニタ１０にモニタ画像が表示されている状態において、ズームスイッチ１１が操作されると、コントローラ６はズームモータ７に駆動命令を送る。ズームモータ７は、コントローラ６から送られる駆動命令に基づき、ズームレンズ１を光軸方向に移動させる。これにより、撮像素子３に入射する光像を拡大または縮小することができる。
【００２０】
また、液晶モニタ１０にモニタ画像が表示されている状態において、レリーズボタン１２が半押し操作されると、コントローラ６はフォーカスモータ９に駆動命令を送る。フォーカスモータ９は、コントローラ６から送られる駆動命令に基づき、フォーカスレンズ２を光軸方向に移動させる。これにより、撮像素子３の撮像面において、光像を合焦させることができる。
【００２１】
また、レリーズボタン１２が全押し操作されると、コントローラ６は、画像データをカードスロット１３に装着されているメモリカード１４に書き込むよう制御する。
【００２２】
以上のような撮像装置の構成及び動作により、被写体像を撮影することができる。
【００２３】
〔２．ホワイトバランス制御方法〕
次に、本実施の形態におけるホワイトバランス制御方法について説明する。
【００２４】
なお、ホワイトバランス制御は、画像データの各チャネルに適正なホワイトバランスゲインを演算することにより、画像全体の色味を適切に調整する処理のことである。画像データの各チャネルは、例えば赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）の三色であってもよいし、シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の三色であってもよく、本実施の形態ではＲ、Ｇ、Ｂの三色の画像データを用いた。具体的な制御としては、３チャネルの画像データのうち、２チャネルの画像データに適正なホワイトバランスゲインを演算し、残りの１チャネルのホワイトバランスゲインを固定値にすることで、色味の調整を行う。本実施の形態ではＧチャネルのホワイトバランスゲインを固定値とした。Ｒチャネルのホワイトバランスゲイン（ＧR）とＢチャネルのホワイトバランスゲイン（ＧB）は、Ｒチャネルの画像データをＤR、Ｂチャネルの画像データをＤB、Ｇチャネルの画像データをＤG、Ｇチャネルのホワイトバランスゲイン（固定値）をＧGとしたとき、下記の計算式に基づき算出することができる。
【００２５】
ＧR＝（ＤG／ＤR）×ＧG  ・・・（数式１）
ＧB＝（ＤG／ＤB）×ＧG  ・・・（数式２）
以下の説明では、昼間の屋外撮影などのように、撮影環境において光量が十分な場合のホワイトバランス制御の説明は省略し、夜間などのように低照度の撮影環境で、かつ撮像装置に入射している光に水銀灯光源の影響が大きい時の、ホワイトバランス制御について説明する。
【００２６】
図２は、コントローラ６に含まれるホワイトバランス制御手段の構成を示す。図３は、本実施の形態におけるホワイトバランス制御方法の流れを示す。
【００２７】
まず、コントローラ６は、撮影環境における照度（撮影環境情報の一例）を検出し、検出した照度が夜間撮影であると判断できる低照度である場合は、撮像装置を夜景撮影モードへ移行する。なお、夜景撮影モードへは、モードダイヤル１５（図１参照）で「夜景撮影モード」を選択することでも移行させることができる。また、撮影環境における照度の検出方法は、撮影された画像の輝度信号に基づき算出する方法や、照度計で計測する方法などがある（Ｓ１１のＹＥＳ判断）。
【００２８】
次に、照度検出部２１は、画像処理部４からメモリ５を介して送られる１画面分の画像全体の検波データ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を検出して、照度を求める。照度を求める方法は、撮像装置に照度計を搭載して検出する方法でもよい（Ｓ１２）。なお、処理Ｓ１１において検出される照度は、夜景撮影モードへの移行判断に用いられるものであり、処理Ｓ１２において検出される照度は、ホワイトバランス制御に用いられるものである。
【００２９】
次に、光源種判断部２２は、画像処理部４からメモリ５を介して送られる１画面分の画像を複数の分割エリアに分割して、分割エリア毎に検波データからＧ／Ｒ，Ｇ／Ｂの値を演算により求める。光源種判断部２２は、演算により求められたＧ／Ｒ，Ｇ／Ｂの値に基づき、分割エリア毎に光源種を判断する（Ｓ１３）。
【００３０】
図４は、撮影画像を模式的に示した図である。本実施の形態では、図４に示すように１画面分の画像３１を１２×１２の分割エリアに分割し、各分割エリア毎に検波データを検出する。さらに、検出した検波データを参照して、各分割エリア毎の色温度（Ｇ／Ｒ及びＧ／Ｂ）に基づき光源種を判別する。判別される光源種は、本実施の形態では図５の分布図に示すように、白熱灯５１、蛍光灯５２、昼光色蛍光灯５３、晴天の屋外５４、曇天の屋外５５、日陰５６、日陰Ｈｉ５７、水銀灯５８である。なお、画像３１の分割数（１２×１２）は一例である。
【００３１】
次に、重み付け部２３は、画像３１の分割エリア毎に、光源種判断部２２において判別された光源種に応じたエリア係数を設定する。（表１）は、各光源種（無彩色データ）におけるエリア係数の一覧である。
【００３２】
【表１】
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（表１）においてａ〜ｇは、１画面分の画像３１の全体の照度に対応し、ａが最も低照度であり、ｇが最も高照度であることを表している。例えば、処理Ｓ１２で検出された画像３１の全体の照度が（表１）におけるｂのレベルで、処理Ｓ１３において分割エリア３２（図４参照）の光源種が水銀灯であると判断された場合は、分割エリア３２におけるエリア係数は「１６」となる。上記と同様に処理を行い、画像３１における全ての分割エリアについてエリア係数を設定する。これにより、画像３１に対して重み付けを決定することができる。なお、（表１）における水銀灯のエリア係数は、夜景撮影モードにおけるエリア係数であり、夜景撮影モード以外のモードでは照度ａ〜ｇに対してそれぞれ「１６，０，０，０，０，０，０」に設定されている。すなわち、撮像装置が夜景撮影モードになっている時のみ、水銀灯のエリア係数は（表１）に示すように変更される（Ｓ１４）。
【００３３】
次に、平均値算出部２４は、各分割エリアにおいて検波データとエリア係数とを乗算し、画像３１を構成している各分割エリアにおける乗算値を加算平均処理し、評価値（平均値）を算出する。ここで、算出される評価値は、検波データのうち無彩色データのみの平均値である（Ｓ１５）。
【００３４】
次に、クリップ制御部２５は、平均値算出部２４で算出された評価値を、最低リミット値に基づきクリップ制御する（Ｓ１６）。ここで、最低リミット値は、１画面分の画像３１の検波データから求められる照度情報（露出情報値）、及び１画面分の画像３１における水銀灯の支配係数により設定される。なお、水銀灯支配係数とは、（表１）に示す水銀灯のエリア係数に分割エリアの個数（図４に示す１２×１２の分割エリアのうち水銀灯であると判断された分割エリアの個数）を乗算した値から、（表１）に示す白熱灯のエリア係数に分割エリアの個数（図４に示す１２×１２の分割エリアのうち白熱灯であると判断された分割エリアの個数）を乗算した値を減算した値である。
【００３５】
図６は、画像３１の輝度が所定値未満（すなわち、露出情報値が所定の夜景判定スレッシュ値よりも大きい場合）の時の、最低リミット値と水銀灯支配係数との関係を示す。
【００３６】
図６において、水銀灯支配係数がスレッシュ値ｋ１未満の場合は、評価値は最低リミット値ｍｉｎ１（固定値）に基づきクリップ制御される。すなわち、１画面分の画像３１における無彩色データに水銀灯の光成分があまり含まれていない場合は、比較的高い最低リミット値ｍｉｎ１により評価値をクリップ制御することで、緑色成分の割合を高くし、葉緑などのように本来緑色である被写体の色が薄く撮影されてしまうことを抑えている。
【００３７】
一方、図６において、水銀灯支配係数がスレッシュ値ｋ１以上の場合は、評価値はｍｉｎ１未満ｍｉｎ２以上の範囲における最低リミット値によりクリップ制御される。なお、水銀灯支配係数がスレッシュ値ｋ２以上の場合は、評価値は最低リミット値ｍｉｎ２に基づきクリップ制御される。すなわち、１画面分の画像３１における無彩色データに水銀灯の光成分が多く含まれている場合は、最低リミット値ｍｉｎ１に基づきクリップ制御すると、緑色成分の割合が高くなり、水銀灯光源が白く制御されずに、緑色に着色した状態で撮影されてしまう。そこで、本実施の形態のように、画像３１における無彩色データに水銀灯の成分が多く含まれている場合は、最低リミット値をｍｉｎ１から引き下げることで、緑色成分の割合を低くする。これにより、水銀灯光源を、見た目に近い白色またはそれに近い色で撮影することができる。
【００３８】
なお、本実施の形態では、最低リミット値ｍｉｎ１とｍｉｎ２との間の値は、水銀灯のエリア係数と白熱灯のエリア係数とを補間演算して算出される水銀灯支配係数に応じて決定される。仮に、最低リミット値がｍｉｎ１とｍｉｎ２の２つの値のみであった場合（連続的に変化する部分がない場合）は、ｍｉｎ１とｍｉｎ２との切り替わり点において画像の色温度が急激かつ大幅に変化し、液晶モニタ１０に表示される画像の品格を低下させてしまう。本実施の形態のように、水銀灯支配係数がスレッシュ値ｋ１とｋ２との間にある時は最低リミット値を連続的に変化させるように制御することで、水銀灯支配係数がスレッシュ値ｋ１とｋ２との間において連続的に変動したとしても最低リミット値が急激かつ大幅に変動することがないため、画像の色温度が急激に変化することを抑えることができる。よって、液晶モニタ１０に表示される画像の品格低下を抑えることができる。
【００３９】
次に、制御量算出部２６は、クリップ制御部２５でクリップ制御された評価値に基づき、ホワイトバランス制御の制御量（以下、ＷＢゲインと称する）を算出する、以下、具体的なＷＢゲインの算出方法について説明する。
【００４０】
まず、１画面分の画像全体を、ブロックメモリ（ＢＭ）と呼ぶ一定の大きさのいくつかの領域に分割し、それぞれの、各チャネルの平均値を求める。次に、１つのＢＭに対して、色温度（ここではＧ／Ｒ、Ｇ／Ｂとする）を演算により求める。次に、求めた色温度が、無彩色領域の範囲に入っているかを判断する。なお、無彩色領域の範囲は、太陽光、白熱灯、蛍光灯など、様々な光源に対して、無彩色の被写体のとり得る範囲を示している。また、それぞれの光源エリアに関しては、照度によって重みを持っており、撮影照度に応じてこれを適応させている。次に、無彩色領域の範囲にあるＢＭの色温度の値を、無彩色データとして加算する。これを全てのＢＭに対して繰り返す。全てのＢＭに対応後、この無彩色データの加算平均値を計算する。この加算平均値より、ＷＢゲインを求める。
【００４１】
なお、ＷＢゲインは、照度条件や撮影モードなどにより、とり得る範囲の上下限が設定されている。求めたＷＢゲインが、上下限に対して大きいか小さいかを判定し、上限範囲よりも大きい場合には上限値に置換し、下限範囲よりも小さい場合には下限値に置換する。無彩色領域となるＷＢゲインの範囲に入るＢＭが１ブロックもない場合は、あらかじめ定めた初期値をＷＢゲインとして用いる。
【００４２】
次に、制御量算出部２６で算出されたＷＢゲインは、画像処理部４（図１参照）に送られる。画像処理部４では、撮像素子３またはメモリ５から出力される画像データにＷＢゲインを演算する。これにより、画像のホワイトバランスを調整することができる。
【００４３】
〔３．実施の形態の効果、他〕
本実施の形態によれば、撮像装置が夜景撮影モードあるいは夜景撮影であると判断できる低照度で、かつ水銀灯光源の影響が大きい時には、ホワイトバランス制御の最低リミット値を低減（緩和）させるとともに、照度により水銀灯エリアの重み付けを変更することにより、撮影画像に水銀灯光源が多く占める場合に、この光源の影響によって撮影画像に不要な緑色が着色するのを低減することができる。
【００４４】
なお、本実施の形態では、デジタルカメラを撮像装置の一例として挙げて説明したが、ビデオカメラ、カメラ付き携帯電話端末などにも応用可能である。
【００４５】
なお、本実施の形態では、（Ｇ／Ｒ、Ｇ／Ｂ）の表色座標系を用いたが、表色空間は特に限定されず、ＲＧＢ系、国際照明委員会（ＣＩＥ）が定めた「ＣＩＥ  Ｌ＊ａ＊ｂ＊」、「ＣＩＥ  Ｌ＊ｕ＊ｖ＊」、その他の色空間を使用してもよい。
【００４６】
また、本実施の形態における光源種判断部２２は、本発明における色領域判断手段の一例である。また、本実施の形態における重み付け部２３および平均値算出部２４は、本発明における係数演算手段の一例である。また、本実施の形態におけるクリップ制御部２５は、本発明における制限手段の一例である。また、本実施の形態における制御量算出部２６は、本発明における制御量算出手段の一例である。また、本実施の形態におけるモードダイヤル１５、またはコントローラ６において画像信号および／または撮影環境情報に基づいて撮影モードを自動選択する機能は、本発明における選択手段の一例である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、ホワイトバランス制御を実行可能な撮像装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本実施の形態における撮像装置の構成を示すブロック図
【図２】本実施の形態におけるホワイトバランス制御手段の構成を示すブロック図
【図３】本実施の形態におけるホワイトバランス制御方法の処理の流れを示すフローチャート
【図４】１画面分の画像およびその分割エリアを示す模式図
【図５】無彩色データの色温度の分布図
【図６】水銀灯支配係数と最低リミット値との関係を示す特性図
【符号の説明】
【００４９】
２１  照度検出部
２２  光源種判断部
２３  重み付け部
２４  平均値算出部
２５  クリップ制御部
２６  制御量算出部
【図１】
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【図２】
2010050740.tif 000005
【図３】
2010050740.tif 000006
【図４】
2010050740.tif 000007
【図５】
2010050740.tif 000008
【図６】
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